JPH01225386A - 高出力半導体レーザ - Google Patents
高出力半導体レーザInfo
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- JPH01225386A JPH01225386A JP5214688A JP5214688A JPH01225386A JP H01225386 A JPH01225386 A JP H01225386A JP 5214688 A JP5214688 A JP 5214688A JP 5214688 A JP5214688 A JP 5214688A JP H01225386 A JPH01225386 A JP H01225386A
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- resonator
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
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- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 abstract 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 abstract 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
光ディスク等の情報処理用の光源として最適な高出力半
導体レーザに関するものである。
導体レーザに関するものである。
ＡｌＧａＡｓ系短波長半導体レーザの高出力化を阻んで
いる最大の原因は、共振器端面部での光吸収による端面
破壊（ＣＯＤ）の現象である。このＣＯＤレベルを上げ
る方法には、活性層を薄膜化して端面の光密度を低減さ
せることが一般的に行なわれている。しかし従来の液相
成長法では、ヘテロ界面での遷移領域の影響から、活性
層を６００Å以下に薄膜化すると発振しきい値電流が増
大するという問題が発生する。発振しきい値電流を増加
させずに、ＣＯＤレベルを上げる試みとして第４図にし
めずような構造が提案されている（ジャーナル 才１
クオンタム エレクトロニクス、ＶＯＬ、ＱＥ−２３，
Ｎｏ、６．Ｊｕｎｅ。
いる最大の原因は、共振器端面部での光吸収による端面
破壊（ＣＯＤ）の現象である。このＣＯＤレベルを上げ
る方法には、活性層を薄膜化して端面の光密度を低減さ
せることが一般的に行なわれている。しかし従来の液相
成長法では、ヘテロ界面での遷移領域の影響から、活性
層を６００Å以下に薄膜化すると発振しきい値電流が増
大するという問題が発生する。発振しきい値電流を増加
させずに、ＣＯＤレベルを上げる試みとして第４図にし
めずような構造が提案されている（ジャーナル 才１
クオンタム エレクトロニクス、ＶＯＬ、ＱＥ−２３，
Ｎｏ、６．Ｊｕｎｅ。
１９ｇ？、Ｐ７１２） 、この構造では斜視図（第４図
）と断面図（第５図）に示すように基板１２上に形成し
たリッジ１８の幅が共振器端面近傍では狭く、共振器内
部では広くなっている。液相成長法ではリッジ上の成長
層厚は、リッジ幅が狭くなるほど薄くなるという性質が
ある。従ってこの構造では共振器端面近傍の活性層１５
の厚さは共振器内部に比べて薄くなる。この結果、端面
での光密度が低減しＣＯＤレベルが高くなる一方、共振
器内部の活性層は厚いままであるので、発振しきい値電
流を低く維持することが可能となる。
）と断面図（第５図）に示すように基板１２上に形成し
たリッジ１８の幅が共振器端面近傍では狭く、共振器内
部では広くなっている。液相成長法ではリッジ上の成長
層厚は、リッジ幅が狭くなるほど薄くなるという性質が
ある。従ってこの構造では共振器端面近傍の活性層１５
の厚さは共振器内部に比べて薄くなる。この結果、端面
での光密度が低減しＣＯＤレベルが高くなる一方、共振
器内部の活性層は厚いままであるので、発振しきい値電
流を低く維持することが可能となる。
しかしながら従来の構造では、共振器端面近傍では活性
層１５だけでなく Ｐ Ａ ｌ Ｏ，４８Ｇ ａｏ５
２Ａｓクラッド層１４も薄くなるため、共振器全体でみ
ると活性層１５は共振器端面近傍で薄くなると同時に段
差を生じる。この結果垂直方向のモードに乱れが生じた
り、水平横モードが高出力時に変形しやすい、等の問題
が発生する。またリッジ幅の変化によって生じる活性層
厚の変化はせいぜい１００〜２００人程度であるため、
中央の活性層厚を発振しきい値電流の観点から、７００
人とすると端面部での層厚は〜５００人となる。この結
果、全領域で７００人の活性層をもつ構造にくらべての
ＣＯＤレベルの上昇は高々１．３倍であり、その効果は
比較的小さい。以上のように発振基本モードの安定性、
ＣＯＤレベル増大の効果の低さが従来の技術の問題点で
あった。
層１５だけでなく Ｐ Ａ ｌ Ｏ，４８Ｇ ａｏ５
２Ａｓクラッド層１４も薄くなるため、共振器全体でみ
ると活性層１５は共振器端面近傍で薄くなると同時に段
差を生じる。この結果垂直方向のモードに乱れが生じた
り、水平横モードが高出力時に変形しやすい、等の問題
が発生する。またリッジ幅の変化によって生じる活性層
厚の変化はせいぜい１００〜２００人程度であるため、
中央の活性層厚を発振しきい値電流の観点から、７００
人とすると端面部での層厚は〜５００人となる。この結
果、全領域で７００人の活性層をもつ構造にくらべての
ＣＯＤレベルの上昇は高々１．３倍であり、その効果は
比較的小さい。以上のように発振基本モードの安定性、
ＣＯＤレベル増大の効果の低さが従来の技術の問題点で
あった。
本発明は上述の問題点を解決し、発振基本モードが安定
で、かつ、ＣＯＤレベルの高い半導体レーザを提供する
ことを目的としている。
で、かつ、ＣＯＤレベルの高い半導体レーザを提供する
ことを目的としている。
溝を形成した第一導電型基板上に少なくとも第一導電型
のクラッド層、前記クラッド層よりも屈折率の高い第一
導電型の光ガイド層、活性層、第二導電型のクラッド層
を順次積層した構造をもち、積層構造の積層面に垂直で
かつ互いに対向する端面で反射面を構成した共振器構造
を有し、前記溝部の幅が共振器端面近傍で共振器内部よ
り広く、かつ共振器全体にわたって前記溝部の光ガイド
層の層厚が平坦部より厚いことを特徴とする。
のクラッド層、前記クラッド層よりも屈折率の高い第一
導電型の光ガイド層、活性層、第二導電型のクラッド層
を順次積層した構造をもち、積層構造の積層面に垂直で
かつ互いに対向する端面で反射面を構成した共振器構造
を有し、前記溝部の幅が共振器端面近傍で共振器内部よ
り広く、かつ共振器全体にわたって前記溝部の光ガイド
層の層厚が平坦部より厚いことを特徴とする。
本発明の構造によれば、共振器端面部では導波路幅が１
０μｍと通常の程度度に広いため、水平方向のスポット
サイズが大きくなり、光密度が低くなるので、ＣＯＤレ
ベルを倍に高めることができる。１０μｍと広い導波路
が共振器全体に形成されている構造では、水平横モード
がシフトしやすく電流−光特性にキンクが発生しやすい
が、本発明の構造では、共振器内部で、導波路幅が５μ
ｍと狭いため、基本モード発振が選択されやすく、高出
力までキンクフリーの特性が得られる。
０μｍと通常の程度度に広いため、水平方向のスポット
サイズが大きくなり、光密度が低くなるので、ＣＯＤレ
ベルを倍に高めることができる。１０μｍと広い導波路
が共振器全体に形成されている構造では、水平横モード
がシフトしやすく電流−光特性にキンクが発生しやすい
が、本発明の構造では、共振器内部で、導波路幅が５μ
ｍと狭いため、基本モード発振が選択されやすく、高出
力までキンクフリーの特性が得られる。
また導波路幅が広いのは共振器端面部のみであるため、
発振しきい値電流も大きく増大することはない。一方溝
の幅が変化していても液相成長法の性質から、光ガイド
層２の成長後は平坦となるため、活性層４は共振器全体
にわたって段差のない均一な層となる。従って垂直方向
にも安定な基本モード発振が得られる。以上本発明によ
れば、水平、垂直方向ともに安定な基本モード発振の得
られる高出力な半導体レーザを得ることができる。
発振しきい値電流も大きく増大することはない。一方溝
の幅が変化していても液相成長法の性質から、光ガイド
層２の成長後は平坦となるため、活性層４は共振器全体
にわたって段差のない均一な層となる。従って垂直方向
にも安定な基本モード発振が得られる。以上本発明によ
れば、水平、垂直方向ともに安定な基本モード発振の得
られる高出力な半導体レーザを得ることができる。
以下図面を用いて本発明に係わる一実施例を詳しく説明
する。第１図は本実施例の斜視図、第２図は第１図のＡ
Ａ’における断面図、第３図は基板を示している。第１
図、第２図、第３図において１はｎ型ＧａＡｓ基板、２
はｎ型Ａ １ 、）、４１Ｇ ａＯ，５９Ａ Ｓクラッ
ド層、３はｎ型Ａ １ （１，３５Ｇ ａ ６．６ｑＡ
ｓ光ガイド層、４はＡ Ｉ □、０５Ｇａ□、ｇ２Ａ
ｓ活性層、５はｐ型Ａ Ｉｇ、５ Ｇａ、）、５ Ａｓ
光反射層、６はｐ型Ａ １ ｇ、 ３ｇＧ ａ ０．６
２Ａ Ｓクラッド層、７はｎ型ＧａＡｓ電極層、８はＰ
＋拡散層、９はｎ型電極、１０はｐ型電極、１１は溝部
をそれぞれ示す、この半導体レーザを作成するには、ま
ずｎ型ＧａＡｓ基板１上にＮＨ４ＯＨ系のエッチャント
を用いて＜０１１＞に平行なＶ字型の溝を形成する。こ
の時共振器の全長３００μｍに対して中央部の１６０μ
ｍは溝幅５．０μｍ、深さ２．０μｍ、端面近傍の７０
μｍは深さ２．０μｍ、溝幅５〜１０．０μｍのテーパ
状とし、端面部で幅１０．０μｍとなるようにパターニ
ングしてエツチングを行う、この結果、第３図に示すよ
うな基板が形成される。その後液相成長法により、成長
層２．３，４，５，６．７を順次成長する。それぞれの
層は平坦部で順に０．１μｍ、０．３μｍ。
する。第１図は本実施例の斜視図、第２図は第１図のＡ
Ａ’における断面図、第３図は基板を示している。第１
図、第２図、第３図において１はｎ型ＧａＡｓ基板、２
はｎ型Ａ １ 、）、４１Ｇ ａＯ，５９Ａ Ｓクラッ
ド層、３はｎ型Ａ １ （１，３５Ｇ ａ ６．６ｑＡ
ｓ光ガイド層、４はＡ Ｉ □、０５Ｇａ□、ｇ２Ａ
ｓ活性層、５はｐ型Ａ Ｉｇ、５ Ｇａ、）、５ Ａｓ
光反射層、６はｐ型Ａ １ ｇ、 ３ｇＧ ａ ０．６
２Ａ Ｓクラッド層、７はｎ型ＧａＡｓ電極層、８はＰ
＋拡散層、９はｎ型電極、１０はｐ型電極、１１は溝部
をそれぞれ示す、この半導体レーザを作成するには、ま
ずｎ型ＧａＡｓ基板１上にＮＨ４ＯＨ系のエッチャント
を用いて＜０１１＞に平行なＶ字型の溝を形成する。こ
の時共振器の全長３００μｍに対して中央部の１６０μ
ｍは溝幅５．０μｍ、深さ２．０μｍ、端面近傍の７０
μｍは深さ２．０μｍ、溝幅５〜１０．０μｍのテーパ
状とし、端面部で幅１０．０μｍとなるようにパターニ
ングしてエツチングを行う、この結果、第３図に示すよ
うな基板が形成される。その後液相成長法により、成長
層２．３，４，５，６．７を順次成長する。それぞれの
層は平坦部で順に０．１μｍ、０．３μｍ。
０．０７μｍ、０．３μｍ、１．０）ｔｍ、０．７μｍ
とする。溝内部では、ｎ型Ａ １０．４１ Ｇ ａ ｏ
、５ｇＡｓクラッド層２が溝部で平坦とはならず、図に
示すようにｎ型Ａ １０．３５Ｇ ａ（１，６５Ａ ｓ
光ガイド層３の厚い構造が形成される。この結果、溝内
部で・ 等制約に屈折率が高くなり、水平方向に光導波
機構が形成される。ｎ型ＧａＡｓ基板１に形成した満１
１の形状が共振器方向で変化しているため、水平方向の
導波路幅が端面近傍で広く中央部で狭い構造となる。こ
の時溝部１１の幅が共振器方向で変化していても、液相
成長の性質からｎ型ＡｔＯ，３５Ｇａ ｏ、 ６５Ａ
Ｓ光ガイド層３の成長後には共振器全体にわたって平坦
となり、Ａ Ｉ （１，ｇｇＧ ａ （３，ｇ２Ａｓ活
性層４は均一な成長層となる。電極層７上に、溝と同じ
形状の開口を有する５ｉ０２を形成し、このＳ ｉ ０
２をマスクとして電極層内に不純物を拡散してＰ＋拡散
層８を形成した後、電極層上にｐ型電極１０、基板裏面
にｎ型電極９を形成した後、チップに切り出して本発明
の半導体レーザが形成される。
とする。溝内部では、ｎ型Ａ １０．４１ Ｇ ａ ｏ
、５ｇＡｓクラッド層２が溝部で平坦とはならず、図に
示すようにｎ型Ａ １０．３５Ｇ ａ（１，６５Ａ ｓ
光ガイド層３の厚い構造が形成される。この結果、溝内
部で・ 等制約に屈折率が高くなり、水平方向に光導波
機構が形成される。ｎ型ＧａＡｓ基板１に形成した満１
１の形状が共振器方向で変化しているため、水平方向の
導波路幅が端面近傍で広く中央部で狭い構造となる。こ
の時溝部１１の幅が共振器方向で変化していても、液相
成長の性質からｎ型ＡｔＯ，３５Ｇａ ｏ、 ６５Ａ
Ｓ光ガイド層３の成長後には共振器全体にわたって平坦
となり、Ａ Ｉ （１，ｇｇＧ ａ （３，ｇ２Ａｓ活
性層４は均一な成長層となる。電極層７上に、溝と同じ
形状の開口を有する５ｉ０２を形成し、このＳ ｉ ０
２をマスクとして電極層内に不純物を拡散してＰ＋拡散
層８を形成した後、電極層上にｐ型電極１０、基板裏面
にｎ型電極９を形成した後、チップに切り出して本発明
の半導体レーザが形成される。
本発明の構造によれば、光の出射端部である共振器端面
部では導波路幅が１０μｍと通常の程度度に広いため、
水平方向のスポットサイズが大きくなり、ＣＯＤレベル
を倍に高めることができる。１０μｍと広い導波路が共
振器全体に形成されている構造では、水平横モードがシ
フトしやすく電流−光特性にキンクが発生しやすいが、
本発明の構造では、共振器内部で導波路幅が５μｍと狭
いため、基本モード発振が選択されやすく、高出力まで
キンクフリーの特性が得られる。また導波路幅が広いの
は共振器端面部のみであるため、発振しきい値電流も大
きく増大することはない。
部では導波路幅が１０μｍと通常の程度度に広いため、
水平方向のスポットサイズが大きくなり、ＣＯＤレベル
を倍に高めることができる。１０μｍと広い導波路が共
振器全体に形成されている構造では、水平横モードがシ
フトしやすく電流−光特性にキンクが発生しやすいが、
本発明の構造では、共振器内部で導波路幅が５μｍと狭
いため、基本モード発振が選択されやすく、高出力まで
キンクフリーの特性が得られる。また導波路幅が広いの
は共振器端面部のみであるため、発振しきい値電流も大
きく増大することはない。
一方溝の幅が変化していても液相成長法の性質から、光
ガイド層２の成長後は平坦となるため、活性層４は共振
器全体にわたって段差のない均一の層となる。従って垂
直方向にも安定な基本モード発振が得られる。また、導
波路幅が変化している領域のテーバ角度は２°程度と小
さいため、テーパ領域での放射損失は小さく、発振しき
い値電流に大きな影響を与えることはない０以上本発明
によれば、水平、垂直方向ともに安定な基本モード発振
の得られる高出力な半導体レーザを得ることが可能とな
る。
ガイド層２の成長後は平坦となるため、活性層４は共振
器全体にわたって段差のない均一の層となる。従って垂
直方向にも安定な基本モード発振が得られる。また、導
波路幅が変化している領域のテーバ角度は２°程度と小
さいため、テーパ領域での放射損失は小さく、発振しき
い値電流に大きな影響を与えることはない０以上本発明
によれば、水平、垂直方向ともに安定な基本モード発振
の得られる高出力な半導体レーザを得ることが可能とな
る。
以上実施例ではｎ型基板を用いて説明したが、ｐ型基板
を用いても全く同様な構造が可能であり、また多の材料
系であるＧａＡｎＡｓＰ、ＡＩＧａＩｎＰ等でも同様な
構造を実現することが出来る。
を用いても全く同様な構造が可能であり、また多の材料
系であるＧａＡｎＡｓＰ、ＡＩＧａＩｎＰ等でも同様な
構造を実現することが出来る。
第１図、第２図、は本発明の一実施例に係わる構造斜視
図、および断面図、第３図は基板の形状を示す図、第４
図、第５図は従来の高出力半導体レーザの構造図をそれ
ぞれ示す。図において、１−・−ｎ型ＧａＡｓ基板、２
−ｎ型Ａ ｌ □、 ４１Ｇ ａＯ，５９Ａ Ｓクラッ
ド層、３−ｎ型Ａ １０．３５０ ａｏ、５Ａｓ光ガイ
ド層、４− Ａ １ ｇ、 ｏｇＧ ａ （１，ｇ２Ａ
Ｓ活性層、５ ・Ｐ型Ａ ｌ□、５ Ｇａｏ、５ Ａ
ｓ光反射層、６・ｐ型Ａ Ｉ ０．３８０ ａ□、６２
Ａ ｓクラッド層、７ ・ｎ型ＧａＡｓ電極層、８・・
・ｐ＋拡散層、９・・・ｎ型電極、１０・・・ｐ型電極
、１１・・・溝部、１２・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、１４
・・・クラッド層、１５・・・活性層、１８・・・リッ
ジ部 をそれぞれ示す。
図、および断面図、第３図は基板の形状を示す図、第４
図、第５図は従来の高出力半導体レーザの構造図をそれ
ぞれ示す。図において、１−・−ｎ型ＧａＡｓ基板、２
−ｎ型Ａ ｌ □、 ４１Ｇ ａＯ，５９Ａ Ｓクラッ
ド層、３−ｎ型Ａ １０．３５０ ａｏ、５Ａｓ光ガイ
ド層、４− Ａ １ ｇ、 ｏｇＧ ａ （１，ｇ２Ａ
Ｓ活性層、５ ・Ｐ型Ａ ｌ□、５ Ｇａｏ、５ Ａ
ｓ光反射層、６・ｐ型Ａ Ｉ ０．３８０ ａ□、６２
Ａ ｓクラッド層、７ ・ｎ型ＧａＡｓ電極層、８・・
・ｐ＋拡散層、９・・・ｎ型電極、１０・・・ｐ型電極
、１１・・・溝部、１２・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、１４
・・・クラッド層、１５・・・活性層、１８・・・リッ
ジ部 をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 溝を形成した第一導電型基板上に少なくとも第一導電型
のクラッド層、前記クラッド層よりも屈折率の高い第一
導電型の光ガイド層、活性層、第二導電型のクラッド層
を順次積層した構造をもち、積層構造の積層面に垂直で
かつ互いに対向する端面で反射面を構成した共振器構造
を有し、前記溝部の幅が共振器端面近傍で共振器内部よ
り広く、かつ共振器全体にわたって前記溝部の光ガイド
層の層厚が平坦部より厚いことを特徴とする高出力半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214688A JPH01225386A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高出力半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214688A JPH01225386A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高出力半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225386A true JPH01225386A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12906736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5214688A Pending JPH01225386A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高出力半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01225386A (ja) |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP5214688A patent/JPH01225386A/ja active Pending
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